第三单元 能源（知识清单）科学湘科版六年级下册

第三单元 能源（知识清单） 湘科版 第一部分：思维导图 第二部分：知识巩固 第1课 常用的燃料 核心概念 燃料能为人类提供热能、动力和光能，常用燃料分为生物燃料和化石燃料，其中煤、石油、天然气属于不可再生的化石能源，其化学能最终来源于太阳能。 常用燃料的类型与来源 燃料类型 常见例子 来源 特点 生物燃料 草木、秸秆、沼气 植物光合作用积累的能量，或生物废弃物发酵产生 可再生、污染较小，但能量密度低 化石燃料 煤、石油、天然气 古代生物遗体经漫长地质变化形成 不可再生、能量密度高，但污染较大 化石燃料的形成过程 1.煤的形成： 第一步：地壳运动导致大量植物死亡、堆积并下沉，逐渐形成泥炭； 第二步：地壳继续下沉，覆盖层加厚，泥炭在压力作用下转化为褐煤； 第三步：高温高压下，褐煤进一步转化为烟煤、无烟煤（形成周期长达数亿年）。 关键证据：煤矿中可见树皮、树叶化石，显微镜下能观察到植物细胞结构。 2.石油与天然气的形成： 与煤的形成过程类似，由古代大量海洋生物遗体经长期复杂变化形成，多储存在沉积岩层中。 化石燃料的能量来源 本质：植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存，动物以植物为食积累化学能； 转化：古代生物死亡后，化学能随遗体埋藏，经地质作用转化为化石燃料的化学能，因此化石燃料的能量最终来自太阳能。 反思与评价 1.核心要点：化石燃料是不可再生资源，形成周期极长，过度开采会导致资源枯竭，需节约使用。 2.评价标准：①能区分生物燃料与化石燃料并各举2例；②能完整描述煤的形成步骤；③能解释化石燃料的能量来源；④树立节约化石能源的意识。 拓展与迁移 调查家乡常用的燃料类型（如家庭做饭用的天然气、取暖用的煤），分析其使用过程中可能产生的环境问题，提出1-2条节约使用的建议。 第2课 太阳能及其利用 核心概念 太阳能是太阳“燃烧”释放的热能和光能，是清洁、可再生、普遍易得的能源，人类通过太阳能热水器、太阳能电池等设备利用太阳能，风能、水能的形成也与太阳能密切相关。 太阳能的特点 1.优点：清洁无污染（不排放污染物）、可再生（取之不尽）、普遍易得（不受地域限制）； 2.缺点：能量分散、受天气影响大（阴天、夜晚无法直接利用）。 太阳能的利用方式与设备 1.光热转换： 代表设备：太阳能热水器； 结构：由保温储水箱、集热器（玻璃吸热管，内壁涂黑色吸热材料）、真空层组成； 原理：黑色材料吸收太阳能转化为热能，加热玻璃吸热管内的水，真空层减少热量散失。 2.光电转换： 代表设备：太阳能电池板； 原理：吸收太阳光能直接转化为电能，可储存或直接供电（如太阳能路灯、太阳能充电宝）。 太阳能利用的实验探究 1.探究问题：太阳能热水器为什么要涂成黑色？ 2.实验计划： 假设：黑色吸收太阳能的本领比白色强； 材料：两个金属易拉罐、黑色/白色涂料、温度计、水、透明胶带； 步骤：①将易拉罐分别涂成黑色和白色；②注入等量清水；③插入温度计并封口，同地点同角度接受阳光照射；④定时记录水温变化。 3.实验结论：黑色易拉罐内的水温升高更快，说明黑色吸热能力更强，因此太阳能设备常采用黑色涂层。 太阳能与风能、水能的关联 风能形成：太阳能使不同地区空气受热不均，导致空气流动形成风； 水能形成：太阳能使水汽蒸发、凝结，形成降水，汇聚成江河湖海，产生水位差，具备水能。 反思与评价 1.核心要点：太阳能是清洁能源的重要来源，人类通过多种设备实现太阳能的转换利用，且与风能、水能存在密切的能量关联。 2.评价标准：①能说出太阳能的3个特点；②能描述太阳能热水器的结构与工作原理；③能完成黑色与白色吸热能力的对比实验；④乐于观察生活中利用太阳能的设备。 拓展与迁移 利用废旧材料（如塑料瓶、铝箔、黑纸）制作简易太阳能热水器，测试其加热效果，记录不同材料（如是否用铝箔反射阳光）对加热效率的影响。 第3课 电能的来源 核心概念 电能是生产生活中重要的能量形式，来源多样，可分为电池供电和发电站供电，其中发电站供电占主导，我国电能主要来自不可再生能源，需节约用电。 电能的主要来源 供电类型 具体方式 能量转换过程 特点 电池供电 干电池、蓄电池 化学能→电能 便携、适合小规模供电，废弃电池需环保处理 发电站供电 火力发电 化学能（煤/石油）→热能→机械能→电能 技术成熟、供电稳定，但污染大、不可再生 水力发电 水能（水流势能）→机械能→电能 清洁、可再生，依赖水资源分布 核能发电 核能→热能→机械能→电能 高效、污染小，但存在安全风险、不可再生 风能发电 风能→机械能→电能 清洁、可再生，受风速影响大 太阳能发电 太阳能→电能 清洁、可再生，受天气影响大 重点发电方式详解 1.核能发电： 核心原理：核燃料在核反应堆中“燃烧”产生热量，加热水形成高温高压蒸汽，推动蒸汽轮机带动发电机发电； 关键数据：1千克铀产生的能量相当于2500000千克煤，核燃料无法一次“烧尽”，需特殊处理； 注意事项：核燃料属于不可再生资源，核反应堆需严格保障安全，防止核泄漏。 2.我国发电结构： 2017年数据：煤炭等化石能源发电占71.82%，水能发电占18.33%，核能、风能、太阳能发电占比相对较低； 结论：我国电能主要依赖不可再生能源，节约用电至关重要。 节约用电的实践与探究 1.节能灯调查： 调查内容：节能灯的种类（荧光灯、LED灯）、亮度、耗电情况、使用寿命； 调查结论：LED灯比传统白炽灯耗电少、寿命长，推广使用节能灯能有效节约电能。 2.太阳能供电小制作： 任务：制作太阳能小风扇或太阳能小台灯； 步骤：①设计制作计划，准备太阳能电池板、小马达、风扇叶（或小灯珠）、导线；②连接电路，将太阳能电池板与马达/灯珠连接；③在阳光下测试，调整太阳能电池板角度，观察设备运行情况。 反思与评价 1.核心要点：电能来源多样，不同发电方式各有优劣，我国仍以不可再生能源发电为主，节约用电和发展清洁能源是必然趋势。 2.评价标准：①能说出3种以上电能来源及能量转换过程；②能分析核能发电的特点；③能完成节能灯调查或太阳能小制作；④在生活中践行节约用电行为（如随手关灯）。 拓展与迁移 查阅最新的全国发电量构成数据，对比2017年数据，分析我国清洁能源发电的发展趋势，撰写简短的分析报告。 第4课 多能源时代 核心概念 人类已进入以化石能源为主、多种新能源补充的多能源时代，我国面临能源短缺问题，需通过节约能源、提高利用率、开发新能源实现可持续发展。 我国的能源现状 1.能源缺口： 数据支撑：从1957年至2016年，我国能源消费总量持续超过生产总量，且缺口逐渐扩大； 影响：能源短缺可能制约经济发展，依赖进口能源会增加能源安全风险。 2.应对措施： 节约能源：减少能源损耗，推广节能产品（如节能灯、节能家电）； 提高利用率：优化工业生产流程，降低单位产值能耗； 开发新能源：弥补化石能源不足，降低污染。 新能源的类型与特点 新能源类型 利用方式 优点 缺点 太阳能 光热转换、光电转换 清洁、可再生、普遍 受天气影响大、能量分散 风能 风力发电 清洁、可再生、成本低 受地域和风速限制、噪音大 生物质能 发酵产生沼气、制取酒精 可再生、低污染 资源分散、难以规模化 地热能 地热能发电、供暖 清洁、稳定、可再生 分布不均、开采成本高 潮汐能 潮汐发电 清洁、可再生、可预测 受地理位置限制、能量密度低 新能源开发的实践与进展 1.我国新能源规划： 风能：2005年至2015年装机容量增长约103倍； 太阳能：2005年至2015年发电装机容量增长约617倍； 地热能：“十三五”规划新增地热能开发利用目标。 2.新能源资料卡制作： 任务：选择一种新能源（如生物质能），搜集其开发利用现状、技术难点、发展前景； 示例（生物质能）：“利用有机垃圾、秸秆、人畜粪便发酵产生沼气，可用于做饭、照明、发电，可再生且污染小，但受原料分布限制，难以大规模推广”。 反思与评价 1.核心要点：多能源时代需兼顾传统能源的合理利用与新能源的开发，节约能源是基础，新能源开发是关键，最终实现能源可持续发展。 2.评价标准：①能说出我国能源短缺的现状及3条应对措施；②能区分4种以上新能源并说明其特点；③能制作1份新能源资料卡；④乐于参与新能源相关的讨论与探究。 拓展与迁移 举办“新能源利弊辩论会”，围绕某一新能源（如风力发电），分组辩论其优势与潜在问题（如占用土地、影响鸟类迁徙），提出合理的开发建议。 第三部分：实验探究题 1．制作简易太阳灶。 (1)制作简易太阳灶，正确的步骤是： 。 ①在反光碗中心固定一根铁丝，另一头插上一小块土豆片。 ②将装置放在阳光下，让反光碗对准太阳方向，调节角度，让土豆正好位于聚光点上。 ③用铁丝做一个固定反光碗并且可以调节角度的支架。 (2)太阳灶是利用（   ）把光线聚在一起产生高温原理制作的。 A．凹面镜 B．凸透镜 C．平面镜 (3)太阳灶的能量转化过程是将 能转化为 能。 (4)太阳灶与煤火灶或燃气灶相比有哪些优点? 2． 上图是一个太阳能热水器，它的集热器被涂成黑色，小风猜测是因为黑色吸收太阳能的本领更强。于是，他做了以下对比实验： (1)实验材料： 个金属易拉罐，黑色、白色涂料，两支温度计，水，透明胶带。 (2)实验步骤:①将其中一个金属易拉罐表面涂成 色，另一个涂成 色。 ②在两个易拉罐中分别注入 的水。 ③插入 ，用胶带封口，同时间同地点同角度接受阳光照射。 ④观察记录水的升温情况。 (3)在这个实验中，对比的不同的条件是 ，其他条件需要 。 (4)一段时间后，观察发现表面涂成黑色的易拉罐比表面涂成白色的易拉罐升温更快，由此得出结论 。 (5)太阳能热水器上的集热器为什么要倾斜放置？ 3．实验探究题 聪聪想探究太阳能热水器涂成黑色的原因，于是他开展了下面的实验。 实验材料：两个金属易拉罐，黑色、白色涂料，两支温度计，水，透明胶带。 实验步骤：①将金属易拉罐表面一个涂黑色，另一个涂白色。 ②注入同样多的水。 ③插入温度计，用胶带封口，同地点、同角度接受阳光照射。 ④观察记录水的升温情况。 (1)这个实验属于 （填“模拟”“对比”或“观察”）实验。 (2)在阳光照射一段时间后，聪聪发现 (填白色”或黑色”)易拉罐升温的幅度较大、速度较快。 (3)依据实验现象，聪聪可以得出的结论是（   ）。 A．黑色吸热效果好 B．白色吸热效果好 C．金属材料吸热能力强 (4)我国能源储量丰富，但同时面临人均能源不足、资源分布不均等问题。要解决这些问题，首先要节约能源，还要努力开发新能源。作为小学生，在节约能源方面，你有哪些好的建议？（至少三条） 4．下面是奇妙小组设计的太阳能热水器的制作方案。请你阅读方案，完成练习。 太阳能热水器设计方案工作原理：利用凹陷成弧形的锡纸把太阳光反射到集热区，把水放到集热区吸收太阳光。 材料准备：木片、锡纸、纸板等。 制作步骤：①用木片做一个支架。 ②把贴有锡纸的纸板弯折成凹陷的弧形贴在支架上。 ③把玻璃试管涂黑，灌满水，放在支架上。 ④调整锡纸凹陷位置，使反射的阳光汇聚在玻璃试管上。 (1)按照该方案制作太阳能热水器时，不会用到以下（    ）材料。 A．酒精灯、玻璃片 B．玻璃试管、剪刀 C．黑墨水、胶带 (2)制作太阳能热水器时，把玻璃试管涂黑的原因是（    ）。 A．让玻璃试管看起来更加美观 B．让玻璃试管吸收更多的热量 C．让玻璃试管更加结实 (3)自制的太阳能热水器加热时的能量转化方式是（    ）。 A．太阳能转化成光能 B．太阳能转化成电能 C．太阳能转化成热能 (4)生活中，人们利用太阳能事例的还有 、 。 5．为了参加科技制作大比拼，京京制作了一个太阳能小车（如图所示）。请根据图示完成练习。 (1)图中太阳能小车的主要系统包括（    ）。 ①光照度传感器系统 ②太阳能发电系统 ③车体系统 ④动力系统 A．①②④ B．②③④ C．①②③ (2)京京发现太阳能小车在阳光下会运动，但是无法停下来，很不方便。京京需要在太阳能小车中增加的元件是（    ）。 A．方向盘 B．开关 C．电池盒 (3)京京发现太阳能小车在阳光下可以正常工作，但没有阳光的时候就无法工作。为了使小车通过充电就能工作，京京需要在太阳能小车中增加的是（    ）。 A．蓄电池 B．干电池 C．太阳能电池 (4)京京改进小车后对小车的性能进行了测试，请分析下列过程中伴随的能量转化。 ①当有阳光但小车未开启的时候，发生的能量转化是太阳能→ → 。 ②当没有阳光但需要启动小车的时候，发生的能量转化是 →电能→ 。 参考答案 1．(1)③①② (2)A (3) 太阳 热（内） (4)不需要消耗燃料，节约能源；环保，无污染排放。 详解：（1）制作简易太阳灶需遵循“先做支架→安装核心部件→调试使用”的逻辑： 先做支架：③用铁丝做一个固定反光碗并且可以调节角度的支架（支撑反光碗的基础）； 安装部件：①在反光碗中心固定一根铁丝，另一头插上一小块土豆片（准备加热的食材）； 调试使用：②将装置放在阳光下，让反光碗对准太阳方向，调节角度，让土豆正好位于聚光点上（利用阳光加热）。 （2）太阳灶的核心是“汇聚光线”： A．凹面镜：凹面镜能将平行的太阳光反射后汇聚到一个点（聚光点），产生高温，符合太阳灶的原理； B．凸透镜：虽然也能聚光，但太阳灶用的是反光的“镜”，不是透光的“透镜”； C．平面镜：平面镜只能反射光线，无法汇聚光线。 故选A。 （3）太阳灶利用的是太阳的能量（太阳能），通过汇聚光线产生高温，将太阳能转化为热（内）能（加热土豆）。 （4）与煤火灶、燃气灶相比，太阳灶的优点：利用太阳能，不需要消耗煤炭、燃气等燃料，节约能源；不会产生废气、废渣，更环保，无污染物排放。 2．(1)2 (2) 黑 白 等量 温度计 (3) 易拉罐表面的颜色 相同 (4)黑色比白色更容易吸收太阳能 (5)为了让更多阳光照射到集热器表面，吸收更多的热量 分析：对比实验每次只能改变一个因素，确保实验的公平，即除了改变的那个因素外，其他因素应该保持一样。对比实验只有一个变量，由于研究的是太阳能热水器为什么要涂成黑色，所以唯一的变量是热水器的颜色，其他条件都要保持不变。 详解：（1）对比实验只有一个变量，唯一的变量是热水器的颜色，其他条件都要保持不变，所以需要两个金属易拉罐。 （2）两个金属易拉罐，一个涂成“黑色”，另一个涂成“白色”，深浅两种不同的颜色来对比。其他条件都要保持不变，所以要分别注入“等量”的水。最后，插入“温度计”，用于测量升温后的温度，并用胶带封口。 （3）在这个实验中，对比的不同条件是“易拉罐表面的颜色”，其他条件需要“相同(保持不变)”。 （4）通过观察记录的升温情况，我们发现：黑色比白色更容易吸收太阳能(升温更快)。 （5）太阳能热水器的集热器要倾斜放置，是为了让更多阳光照射到集热器表面，吸收更多的热量。 3．(1)对比 (2)黑色 (3)A (4)①随手关灯、关水龙头。②采用节能电器。③多乘坐公共交通工具或骑自行车。 分析：对比实验每次只能改变一个因素，确保实验的公平，即除了改变的那个因素外，其他因素应该保持一样。对比实验只有一个变量，由于研究的是太阳能热水器为什么要涂成黑色，所以唯一的变量是热水器的颜色，其他条件都要保持不变。 详解：（1）实验只改变了一个条件（易拉罐外表颜色），对比黑色和白色的吸热效果。这个实验属于“对比”实验。 （2）黑色易拉罐的升温幅度更大、速度更快。因为黑色表面吸收太阳光（热量）比白色更多，温度上升更明显。 （3）可得出的结论是黑色吸热效果好。根据对比实验现象，黑色表面比白色更易吸收热量。故选A。 （4）节约能源的建议： ①随手关灯、关水龙头，减少不必要的能源浪费。 ②尽量采用节能电器和节能灯。 ③多乘坐公共交通工具或骑自行车，减少汽油等能源消耗。 4．(1)A (2)B (3)C (4) 晒衣服、太阳能住宅、太阳灶 太阳能发电站、太阳能充电器、太阳能汽车 分析：物体的颜色与吸热的关系：深色物体，反光能力弱，吸收热的本领强；浅色物体，反光能力强，吸收热的本领弱。阳光照射角度与吸热的关系：阳光直射，光强，升温快；阳光斜射，光弱，升温慢。 小题1：方案中提到的材料有：木片、锡纸、纸板。制作步骤中可能用到的工具或辅助材料有：剪刀（剪木片、纸板）、胶带或胶水（固定锡纸、固定试管）、黑墨水（涂黑试管）。方案中完全没有提到需要用到酒精灯和玻璃片。需要用到玻璃试管、剪刀、黑墨水、胶带。 故选A。 小题2：黑色物体对各种色光的反射率最低，吸收率最高。涂黑玻璃试管是为了让它能更有效地吸收太阳光（主要是可见光和部分红外线）中的能量。吸收的光能会转化为热能，从而加热试管内的水。美观、结实，都不是主要原因。故选B。 小题3：整个装置利用的是太阳能。锡纸反射太阳光，主要是利用光的反射，但最终目的是让集热区（玻璃试管）吸收能量。玻璃试管吸收太阳光（光能）后，温度升高，将水加热，这个过程是太阳能转化成热能，故选C。 小题4：太阳能是我们日常生活中常见的能源，人们利用它做许多事，例如晒衣服、太阳能住宅、太阳灶、太阳能路灯、太阳能计算器、太阳能发电站、太阳能充电器、太阳能汽车等。 5．(1)B (2)B (3)A (4) 电能 化学能 化学能 机械能 详解：（1）读图可知，图中太阳能小车首先有车体系统；有太阳能板，能够利用太阳能发电，具有发电系统；有电动机，可以为小车提供动力，具有动力系统；没有电灯装置，不具备照明系统，也就不会有光照度传感器系统。故B②③④选项正确。 （2）京京发现太阳能小车在阳光下会运动，但是无法停下来，很不方便。说明该太阳能小车没有控制装置，因此，京京需要在太阳能小车中增加的元件是开关，开关可以方便控制电路通断，可以控制小车运动或停下来。因此答案选B。 （3）京京发现太阳能小车在阳光下可以正常工作，但没有阳光的时候就无法工作。为了使小车通过充电才能工作，京京需要在太阳能小车中增加的是蓄电池，储存太阳能板发的电能，到没有阳光的时候，可以利用蓄电池的电能供给电动机运转。因此答案选A。 （4）①能量有不同的存在形式，不同的能量之间可以相互转化。当有阳光但小车未开启的时候，太阳能板转化的电能可以储存到蓄电池中，发生的能量转化是：太阳能→电能→化学能。②当没有阳光但需要启动小车的时候，蓄电池的电能提供给太阳能小车运行，发生的能量转化是：化学能→电能→动能。 3 学科网（北京）股份有限公司 $